протектор для бурильной трубы с приварными замками и способ его монтажа

Формула изобретения

1. Протектор для бурильной трубы с приварными замками, содержащий неразъемный корпус из жесткого материала, имеющий продольное отверстие для надевания с диаметральным зазором на трубу, и размещенный в указанном зазоре элемент закрепления корпуса на поверхности трубы, отличающийся тем, что продольное отверстие в корпусе протектора выполнено с наименьшим диаметральным размером, который больше наружного диаметра высадки на конце трубы под приварку замковой детали, но меньше наружного диаметра привариваемой замковой детали.

2. Способ монтажа протектора на трубе, включающий надевание корпуса протектора на трубу и его последующее закрепление на ней в требуемом положении, отличающийся тем, что корпус протектора надевают на трубу в процессе ее производства до приварки к ее концу второй замковой детали, а его закрепление на трубе производят путем заполнения кольцевого зазора между ними расплавом и его затвердевания.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое техническое решение относится к области защиты поверхности бурильных труб от износа и может быть использовано в нефтегазовой промышленности при бурении скважин.

Известны эластичные протекторы для бурильных труб выполненные в виде неразъемного корпуса, имеющего для надевания на трубу продольное отверстие, диаметр которого меньше наружного диаметра трубы в месте его закрепления (см. , например, ГОСТ 6365-74. Кольца резиновые для бурильных труб. Технические условия.)

Протектор надевается на окончательно изготовленную трубу с замками, для чего его внутреннее отверстие принудительно расширяется для обеспечения пропуска имеющейся на конце трубы замковой детали, диаметр которой значительно больше, чем диаметр тела трубы. Закрепление протектора на поверхности трубы осуществляется за счет сил трения, возникающих между последней и надетым на нее с диаметральным натягом, создающим контактные давления, протектором.

Недостатком указанных протекторов является необходимость использования для их изготовления только высокоэластичных материалов, не обладающих необходимой износостойкостью, особенно при бурении абразивных пород в открытом стволе. Другим недостатком является низкая прочность сцепления протектора с трубой, ограниченная упругими и прочностными свойствами материала протектора.

Наиболее близким к заявляемому по технической сути является протектор, содержащий выполненный из жесткого (неэластичного) материала неразъемный корпус, имеющий продольное отверстие для надевания с диаметральным зазором на трубу, и размещенный в указанном зазоре элемент закрепления корпуса на поверхности трубы (см., например, а.с. 1687762, МКИ⁵ Е 21 В 17/10. Протектор для бурильной трубы). Монтаж протектора осуществляется путем надевания его корпуса на окончательно изготовленную трубу с замковыми деталями на концах. Для этого продольное отверстие в корпусе протектора выполнено с диаметральным размером, превышающим наружный диаметр замковой детали. Закрепление корпуса протектора на трубе производят за счет сил трения от механических давлений, создаваемых вводимыми в диаметральный зазор эксцентриковыми втулками.

Недостатком этого протектора являются его ограниченные технологические возможности, обусловленные невозможностью необходимого уменьшения его наружного диаметра вследствие ограничений, налагаемых минимальным диаметральным размером его продольного отверстия. Другим недостатком является его низкая эксплуатационная надежность, обусловленная механическим характером закрепления корпуса протектора на трубе.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей и повышение эксплуатационной надежности протектора.

Сущность изобретения заключается в том, что продольное осевое отверстие в неразъемном корпусе протектора, изготовленном из жесткого (неэластичного) материала, выполняют с наименьшим диаметральным размером, который меньше наружного диаметра замковой детали, но больше диаметра высадки на конце трубы под приварку замковой детали. Это позволяет при необходимости уменьшить наружный диаметр корпуса до диаметра замковой детали и ниже и за счет этого расширить технологические возможности использования протектора.

Возможность монтажа на трубе корпуса протектора, имеющего уменьшенный диаметральный размер осевого отверстия, обеспечивается предлагаемым способом, предусматривающим его надевание на трубу в процессе ее производства до приварки к ее концу второй (последней) замковой детали. После ее приварки продольное перемещение корпуса может происходить только в пределах трубы между замковыми деталями на ее концах.

В качестве одного из возможных предлагается способ закрепления надетого на трубу корпуса протектора путем подачи в диаметральный зазор между ним и наружной поверхностью трубы расплава (например, одного из литейных сплавов на алюминиевой основе) и его последующего затвердевания. При этом связь образующейся промежуточной прослойки с поверхностью трубы осуществляется за счет сил адгезии и контактных напряжений, возникающих в процессе литейной усадки расплава, а связь с корпусом - преимущественно за счет геометрии продольного отверстия, которое может иметь, например, овальное или квадратное сечение, и также сил адгезии. Закрепление корпуса может производиться как до, так и после приварки к трубе второй замковой детали.

В целом конструкция протектора и способ его монтажа повышают его эксплуатационную надежность, так как исключают возможность возникновения каких-либо аварийных ситуаций в случае разрушения элемента крепления.

На чертеже приведены элементы трубы и протектора и основные операции по его монтажу для случая закрепления корпуса протектора на трубе после приварки к ней второй замковой детали.

Корпус 1 протектора (a) имеет продольное отверстие с наименьшим диаметральным размером d₁. Труба 3 имеет высаженные концы 2, к одному из которых может быть приварена замковая деталь 4. Свободный высаженный конец трубы имеет наружный диаметр d₁. Замковая деталь имеет наружный диаметр d₂. Наименьший диаметральный размер d₂ продольного отверстия в корпусе протектора больше диаметра высаженного конца трубы, но меньше наружного диаметра d₃ замковой детали.

В процессе монтажа корпус 1 протектора надевают на трубу путем продольного перемещения вдоль нее, начиная с высаженного конца (б). При этом между поверхностями трубы и отверстия корпуса образуется диаметральный зазор 5.

Далее, в зависимости от возможностей технологического оборудования может производиться или приварка второй замковой детали 6 (в) с выполнением сопутствующих операций (снятие грата, термообработка шва) и последующее закрепление корпуса протектора на трубе, или наоборот. При закреплении корпус позиционируют на трубе, снабжают его необходимой съемной технологический оснасткой и заполняют зазор расплавом 7. Затвердевание расплава осуществляют за счет теплоотвода на массу трубы и корпуса протектора или с привлечением дополнительного принудительного охлаждения.

Параметры износостойкости наружной поверхности корпуса могут при необходимости регулироваться известными способами (выбор материала, наплавка твердым сплавом, гуммирование, установка дополнительных элементов и т. п.).